Дом » Разделение твердой и жидкой фаз

Разделение твердой и жидкой фаз является критически важным этапом в индустрии литий-ионных батарей, охватывающим производство и очистку материалов батарей, а также извлечение ресурсов, и напрямую влияет на чистоту материала, качество продукции, эффективность производства и использование ресурсов. В таких процессах, как подготовка прекурсоров катодных материалов, промывка осадков, очистка солей лития и гидрометаллургическая переработка отработанных батарей, эффективное разделение твердой и жидкой фаз способствует удалению примесей, извлечению ценных металлов и снижению содержания влаги в фильтрационных осадках, а также снижает нагрузку на последующие операции сушки и обработки отработанных жидкостей. Включают:

  • Литий-железо-фосфатные (ЛЖФ) батареи
  • Тройные литий-ионные (NMC/NC) батареи
  • Литий-кобальтоксидные (LCO) батареи
  • Литий-марганцево-оксидные (LMO) батареи
  • Литий-титанатные (LTO) батареи

Компания Filmedia® предлагает индивидуальный подбор фильтровальных тканей и фильтрационных решений, адаптированных к различным технологическим требованиям в производстве материалов для литиевых батарей, промывке прекурсоров, разделении твердых и жидких фаз, а также переработке батарей после окончания срока их службы.

Фильтровальная ткань

Выбор фильтровальной ткани для литий-ионной аккумуляторной промышленности в первую очередь зависит от химических свойств материалов, размера частиц, точности фильтрации, рабочей температуры, давления фильтрации, а также требований к удалению фильтрационного осадка и регенерации фильтровальной ткани. Требования к характеристикам фильтровальной ткани значительно различаются в зависимости от производственных процессов, особенно в таких областях, как разделение твердых и жидких фаз, например, при подготовке катодного материала, промывке прекурсоров, очистке солей лития и гидрометаллургической переработке отработанных батарей.

Основные требования

1. Химическая стойкость

Фильтрующие материалы могут подвергаться воздействию таких веществ, как серная кислота, соляная кислота, щелочные растворы, растворы солей лития и различные другие химические агенты. Волокнистый материал для фильтровальной ткани должен быть выбран с учетом конкретного химического состава, концентрации, температуры и продолжительности воздействия, чтобы обеспечить достаточную устойчивость к кислотам и щелочам, предотвращая тем самым потерю прочности, повреждение волокон или сокращение срока службы.

2. Точность фильтрации и прозрачность фильтрата.

В суспензиях, используемых в материалах для литий-ионных батарей, обычно содержатся мелкие частицы, а определенные технологические процессы предъявляют строгие требования к содержанию взвешенных твердых частиц и посторонних примесей в фильтрате. Фильтрующий материал должен обладать стабильной пористой структурой и эффективными свойствами удержания частиц, при этом обеспечивая не слишком высокую точность фильтрации, которая могла бы привести к снижению скорости фильтрации или быстрому засорению.

3. Водопроницаемость и эффективность обезвоживания

Фильтрующий материал должен эффективно задерживать твердые частицы, одновременно обеспечивая беспрепятственное прохождение жидкости. Соответствующая водопроницаемость способствует увеличению скорости фильтрации, сокращению циклов фильтрации и формированию фильтрационного осадка с более низким содержанием влаги и более стабильной структурой.

3. Эффективность в удалении осадка с фильтра и предотвращение засорения.

Прекурсоры, гидроксиды металлов и суспензии, полученные в результате переработки батарей, могут содержать мелкие или липкие частицы. Фильтровальная ткань должна обладать соответствующей гладкостью поверхности, структурой ткани и размерной стабильностью, чтобы минимизировать внедрение частиц, прилипание фильтрующего слоя и засорение пор, тем самым повышая эффективность разряда.

4. Механическая прочность и усталостная стойкость

Фильтровальные полотна должны выдерживать механические нагрузки, возникающие из-за давления подачи, веса фильтрационного осадка и многократных циклов выгрузки и очистки. Высокая прочность на разрыв, хорошая износостойкость, устойчивость к деформации и стабильность размеров помогают уменьшить повреждения фильтровальных полотен и частоту их замены.

Сравнение материалов фильтровальной ткани

Фильтровальная тканьОсновные преимуществаТипичные области примененияКритерии отбора
Полипропилен (ПП)Обладает хорошей устойчивостью к кислотам и щелочам, низким водопоглощением, малым весом и хорошими механическими свойствами.Промывка катодных прекурсоров, фильтрация солей лития, гидрометаллургическая рециркуляция и обезвоживание кислотных/щелочных суспензий.Проверьте устойчивость к окисляющим средам и долговечность в условиях реальных температур и давлений.
Полиэстер (ПЭТ)Высокая прочность на разрыв, хорошая износостойкость и стабильность размеров.Процессы разделения твердых и жидких фаз с относительно мягкими химическими условиями и высокими требованиями к механической прочности.Не рекомендуется использовать в сильнощелочных средах, при высоких температурах или в химически несовместимых средах без предварительной проверки.
Полиамид (ПА, нейлон)Высокая износостойкость, прочность и механическая гибкость.Некоторые процессы фильтрации шлама, требующие износостойкости и механической прочности.Относительно высокое влагопоглощение; необходимо оценить химическую совместимость и изменения размеров.
Поливинилиденфторид (ПВДФ)Превосходная устойчивость ко многим химическим средам, атмосферным воздействиям и коррозии.Специализированные фильтрационные системы с жесткими требованиями к химической совместимости.Как правило, более высокая стоимость; необходимо подтвердить конструкцию изделия, термостойкость, механические свойства и эффективность фильтрации.

(Примечание: Полипропилен (ПП) обычно является предпочтительным материалом для фильтровальных тканей в литий-ионной аккумуляторной промышленности; однако он не является оптимальным выбором для всех условий эксплуатации. В случаях, связанных с сильно окисляющими кислотами, высокотемпературными концентрированными щелочами или сложными смешанными средами, необходимо проверить совместимость материала с конкретными условиями процесса. Аналогично, ПВДФ не всегда может служить прямой заменой обычным тканым фильтровальным тканям; поэтому крайне важно убедиться, что конкретная форма продукта совместима с оборудованием фильтр-пресса.)

Рекомендации по выбору фильтровальной ткани для различных процессов зарядки литиевых батарей.

ПриложениеОсновные задачи фильтрацииРекомендуемый выбор
Тройная промывка и обезвоживание прекурсоровРазделение твердой и жидкой фаз, удаление остаточного маточного раствора и растворимых примесей.Фильтровальная ткань из полипропилена, изготовленная методом ткачества; приоритет отдается устойчивости к щелочам, удержанию мелких частиц и эффективности промывки.
Влажная обработка материалов на основе фосфата железа и фосфата лития-железа (LFP).Фильтрация осадка, промывка и обезвоживаниеФильтровальная ткань из полипропилена (PP) с многоволоконной или композитной нитью; плотность плетения регулируется в зависимости от размера частиц и характеристик суспензии.
Очистка карбоната лития и гидроксида литияФильтрация кристаллов или осадковВыберите полипропилен (ПП) или другой совместимый материал, исходя из химического состава раствора, температуры и размера частиц.
Гидрометаллургическая переработка батарейРазделение твердой и жидкой фаз выщелачивающих суспензий, металлических осадков и остатков после рециркуляции.Оценить кислотостойкость и термостойкость полипропилена; оценить химическую совместимость в условиях высокой коррозии.
Общая фильтрация суспензий при производстве аккумуляторных материалов.Удаление частиц, извлечение жидкости или обезвоживаниеОпределите материал и сплетите его в соответствии с содержанием твердых веществ, размером частиц, давлением фильтрации и свойствами осадка.